1.4 催化脱氮

 

　　 Horold 等[7]开发了一种从饮用水中去除亚

硝酸盐

和

硝酸盐

的方法。结果表明：在氢气存在下，

Pd-Al 合金可有效地使亚

硝酸盐

还原成氮气(98%)和氨。Pb(5%)-Cu(1.25%)-Al2O3 催化剂在 50 分钟

内可使初始浓度 100mg/L 的

硝酸盐

完全去除。催化剂对

硝酸盐

的去除能力达 3.13mgNO3-/min·g 催

化剂。约为微生物脱氮活性的 30 倍。该方法可在温度为 10ºC, pH 值 6～8 条件下进行，过程易于自动控
制，适用于小型水处理系统。该工艺目前尚处于研究阶段，许多因素，如动力学参数，催化剂的长期稳

定性等需要进一步研究。

 

　　 1.5 生物脱氮

 

　　 生物脱氮，又称生物反硝化，是指在缺氧条件下，微生物利用 NO3-作为电子受体，进行无氧呼吸，

氧化有机物，将

硝酸盐

还原为氮气的过程。可表示为：

 

　　 NO3-   NO2-   NO   N2O   N2

→

→

→

→

 

　　 自然界中存在许多微生物，如假单胞菌属、微球菌属、反硝化菌属、无色杆菌属、气杆菌属、产碱杆菌
属、螺旋菌属、变形杆菌属、硫杆菌属等，能够在厌氧条件下生长，并还原 NO3-成 N2。在这个过程中
NO3-或 NO2-代替氧作为末端电子受体，并且产生 ATP。当电子从供体转移到受体时，微生物获得能量，

用于合成新的细胞物质和维持现有细胞的生命活动。

 

　　 根据微生物生长的碳源不同，生物反硝化可分为异养反硝化和自养反硝化。

 

　　 1.6 离子交换法

 

　　 离子交换法去除

硝酸盐

的原理是：溶液中的 NO3-通过与离子交换树脂上的 Cl-或 HCO3-发生交

换而去除。树脂交换饱和后用 NaCl 或 NaHCO3 溶液再生。

 

　　 一般地，阴离子交换树脂对几种阴离子的选择性顺序为：

 

　　 HCO3-   

＜ Cl-   

＜ NO3- ＜SO42-

 

　　 因此，用常规的离子交换树脂处理含硫酸盐水中的

硝酸盐

是困难的。因为树脂几乎交换了水中的

所有的硫酸盐后，才与水中的

硝酸盐

交换。也就是说，硫酸盐的存在会降低树脂对

硝酸盐

的去除能力。

采用对

硝酸盐

有优先选择性的树脂可以较好地解决这个问题。这种树脂优先交换

硝酸盐

，对

硝酸盐

的

交换容量不受水中硫酸盐的影响。

 

　　 在树脂官能团 NR3+中的 N 原子周围增加碳源子数目可以提高树脂对

硝酸盐

的选择性，这种类型

的树脂对

硝酸盐

的选择性顺序依次为：

 

　　 HCO3-   

＜ Cl- ＜SO42-  

＜ NO3-

 

　　 当树脂上 NR3+中的氮原子周围的甲基变为乙基时，树脂对

硝酸盐

与硫酸盐的选择性系数 KSN

从 100 增加到 1000。

 

　　 Clifford 等[8]的研究结果表明：增加离子交换位点之间的距离可以降低对硫酸盐的选择性，增加

树脂基和官能团的疏水性可以增加对

硝酸盐

的选择性。这种树脂对

硝酸盐

的选择性增加可归因于：随

着烷基碳源子数增加，其体积增大，需要占用更大的空间，从而引起树脂的空间张力增大。对于减小这

种空间张力而言，NO3-比 SO42-具有更强的能力。

 

　　 Guter 等[3]的研究结果表明：与三甲基胺树脂相比，三乙基胺树脂处理含 1.5meq/L NO3-和

6.5meq/L SO42-的进水时，树脂床的寿命可以延长 62%，再生剂的用量可降低 25～50%。因而，降

低了离子交换工艺的运行成本。

 

　　 Korngold 等[9]的研究结果表明可以用海水作为树脂的再生剂。

 

　　 Eliassen 等[10]的研究表明：利用强碱性阴离子(SBA)交换树脂可以使活性污泥处理厂出水中的

NO3-浓度从 18mg/L 降低到 6.8mg/L，处理水量达 200BV(床体积，bed volume)。进水中存在有机